W = fR * m * g + cwA/1.6*v², PW = W * v (v in m/s)
VB = W /(36* kWh/L * etages) (Benzin 9 kWh/L, Diesel 10 kWh/l)
LängsregelungLängsregelung
v km/h v km/h st % st %
3030 5050 8080 140140
00 2.72.7 3.13.1 7.47.4 27.927.9
11 4.04.0 5,25,2 10.810.8 33.733.7
22 5.25.2 7.37.3 14.114.1 39.639.6
55 7.77.7 13.513.5 24.124.1 57.157.1
Erforderliche Leistung am Rad
PKW 1500 kg, cwA=0.6 m², fR=1 %
v km/h v km/h st % st %
3030 5050 8080 140140
00 28.828.8 54.554.5 112.3112.3
11 62.262.2 110.0110.0 201.2201.2
22 95.595.5 165.6165.6 290290
55 195.5195.5 332.3332.3 556.7556.7
Erforderliche Leistung am Rad
LKW 40 000 kg, cwA=6 m², fR=0.8 %
Weil der Leistungsbedarf etwa 1:20 auseinander liegt, überlegt man unterschiedliche Antriebe für Stadt und Land.
In der Stadt elektrisch:
kleine Leistung (zum Rollen), am Ort emissionsfrei, kurze Strecken
außerorts Verbrennungsmotor:
Große Leistung, lange Strecken, lokale Emission weniger wichtig
Hybrid
Definition: kann mit jedem der Antriebe normal fahren. Eine elektrische Kraftübertragung ist kein Hybrid, auch nicht ein Elektroantrieb mit range-extender.
ElektrotraktionElektrotraktion
Reichweite unter Berücksichtigung der el.
Dauerverbraucher
Kosten für Energie
CONVOY & TRAINAutomatische Fahrzeugführung mit
Stromzufuhr
Abstand durch Radar und Ultraschall
Seitenführung durch Kabel, Oberleitung und Navigation
CONVOY & TRAINAutomatische Fahrzeugführung mit
Stromzufuhr
Abstand durch Radar und Ultraschall
Seitenführung durch Kabel, Oberleitung und Navigation
Kosten für Energie
(Kraftstoff – Luft: Luft und Abgas wird nicht mitgeführt, daher 11 kWh/kg)(Kraftstoff – Luft: Luft und Abgas wird nicht mitgeführt, daher 11 kWh/kg)
Hybridformen:
1.Antrieb verschiedener Achsen mit V- und E-Mot: AUDI DUO 1980
2.Elektromotor auf gleiche Welle liefernd (VW NY-TAXI 1976, Großversuch 1989, Honda, Mercedes)
3.Leistungsteiler zwischen V-Mot, E-Mot und Antrieb (Toyota)
Bat
DST fasst Starter und Lichtmaschine zusammen. Bremsenergie kann z.T. zurück gewonnen werden, Batterieladen bei Niedriglast verbessert eta.
Bat
Investitionen in konventionelle Lichtmaschine und Starter sind groß und jung
VM startet bei Berühren des Gaspedals, stoppt bei 0-Gas, K schließt dann bei Berühren des Gas- oder Bremspedals
VM startet bei Berühren des Gaspedals, stoppt bei 0-Gas, K schließt dann bei Berühren des Gas- oder Bremspedals
Mild Hybrid + SNA
Größere Leistung möglich: Rangieren, Stadt- und Schleichfahrt elektrisch. Rückwärtsgang kann entfallen.
„Vollhybrid“Honda, VW Up!, Mercedes (ohne K1)
Einfache Gesamtlösung für Teiltüchtige Fahrzeuge, z.B. Stadtroller oder 45 km/h Fahrzeug.
Fahren auf otimaler Betriebslinie möglich.
„Vollhybrid“Toyota Prius
Antrieb auf 2 (oder mehr) Räder ohne Differential (und Verteilergetriebe)
„Vollhybrid“Sapienter auf Räder
Toyota L 400 (auf Achsen)
Gute Fahrleistung, kleiner Verbrauch durch wenig Verluste (95 % direkt, 80 % el.)
Große Batterie für plug-in. Überland mit großer Reichweite.
Kein Schwungrad, keine Kupplung, kein Getriebe (außer Radkette), PKW-Starter
SAPERL PLUS teiltüchtiges Fahrzeug hoher Fahrleistung
Gegenüber HyPerl ist ein stärkerer VM und ein Radnabenmotor dazugekommen.
Es kann elektrisch mit 5+10 kW beschleunigt werden oder vom Start weg , unter Schonung der Batterie, mit VM gefahren werden. 50 km/h werden in 4 s erreicht, 100 in 12.5 s.
Bei konstanter Geschwindigkeit bleibt om bis 100 km/h unter 200 (rd. 2000 UpM). Verbrauch bei 100 km/h 3.1 L, bei 130 km/h 5.1 L/100 km.
z.B.: 800 ccm für 26 kW
Die Batterie kann klein bleiben, wenn auf el. Reichweite verzichtet wird (Batterie nur zum Starten und Dauerverbraucher bei stehendem VM)
plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.
SAPERL PLUS teiltüchtiges Fahrzeug hoher Fahrleistung
Gegenüber HyPerl ist ein stärkerer VM und ein Radnabenmotor dazugekommen.
Es kann elektrisch mit 5+10 kW beschleunigt werden oder vom Start weg , unter Schonung der Batterie, mit VM gefahren werden. 50 km/h werden in 4 s erreicht, 100 in 12.5 s.
Bei konstanter Geschwindigkeit bleibt om bis 100 km/h unter 200 (rd. 2000 UpM). Verbrauch bei 100 km/h 3.1 L, bei 130 km/h 5.1 L/100 km.
z.B.: 800 ccm für 26 kW
Die Batterie kann klein bleiben, wenn auf el. Reichweite verzichtet wird (Batterie nur zum Starten und Dauerverbraucher bei stehendem VM)
plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.
VM 55 kW, Tank 60 L für 1000 km mit 130 km/h , EM1=25, EM2=35 kW, Batterie 600 Wh=2160 kNm
VM 55 kW, Tank 60 L für 1000 km mit 130 km/h , EM1=25, EM2=35 kW, Batterie 600 Wh=2160 kNm
SAPIENTER PLUS, vollwertiger PKW, 180 km/h, 0-100 in 12.5 s.
z.B.: 1300 ccm für 55 kW, 110 Nm; 60 L Tank für 1000 km mit 130 km/h 600 Wh Batterie reichen für TRW=11 km, zum Rangieren, Fahren im Stau, in der Innenstadt („Schleichfahrt“)
plug-in ist möglich aber viel lästiger als Tanken.
StadtStadt
Stadtzyklus: 50 km/h, 330m (Anfahren – Beschleunigen – konst. Geschw. – Verzögern –
Warten)
Stadtzyklus: 50 km/h, 330m (Anfahren – Beschleunigen – konst. Geschw. – Verzögern –
Warten)Batterieladen bei v=konst um eta zu verbessern. SSA=Start-Stop-Automat
Batterieladen bei v=konst um eta zu verbessern. SSA=Start-Stop-Automat
Golf Ecomatic (SNA, 1994): Einsparungen im Stadtverkehr
Golf Ecomatic (SNA, 1994): Einsparungen im Stadtverkehr
Verbrauchsvergleich im Stadtzyklus l/100 km, %
Konventionell 9.16 100
+ Start-Stop-Automat 7.96 87 -13
Schwungnutzautomat 5.87 64 -36
MildHybrid 4.74 52 -48
EinwellenHybrid 3.6 39 -61
Leistungsverzweigung (schärfer) 4.24 46 -56
Bei 50 km/h=const im 6. Gang 2.95 32 -68
(INTERIM 1.28 14 -86)
Ziel: konstante Geschwindigkeit, vSchnitt = vmax
Verbrauchsvergleich im Stadtzyklus l/100 km, %
Konventionell 9.16 100
+ Start-Stop-Automat 7.96 87 -13
Schwungnutzautomat 5.87 64 -36
MildHybrid 4.74 52 -48
EinwellenHybrid 3.6 39 -61
Leistungsverzweigung (schärfer) 4.24 46 -56
Bei 50 km/h=const im 6. Gang 2.95 32 -68
(INTERIM 1.28 14 -86)
Ziel: konstante Geschwindigkeit, vSchnitt = vmax
INTERIM = intelligente Grüne Welle : die Kreuzung spielt den Fahrzeugen den genormten Energiebedarf bis zur nächsten Kreuzung zu und die Zeit, wann dort grün wird. Die Fahrzeuge erhöhen ihre Geschwindigkeit individuell in einem oder mehreren Schüben und rollen auf die Kreuzung zu (elektrische Korrektur?).
INTERIM = intelligente Grüne Welle : die Kreuzung spielt den Fahrzeugen den genormten Energiebedarf bis zur nächsten Kreuzung zu und die Zeit, wann dort grün wird. Die Fahrzeuge erhöhen ihre Geschwindigkeit individuell in einem oder mehreren Schüben und rollen auf die Kreuzung zu (elektrische Korrektur?).
ENDEENDEENDEENDE
Antriebskräfte über 1 000 N werden vom Verbrennungsmotor erbracht (+ EM2, wenn erforderlich). Antriebskräfte unter 500 N werden je nach Ladezustand der Batterie elektrisch gedeckt oder das Fahrzeug rollt mit etwas abnehmender Geschwindigkeit frei dahin.
Antriebskräfte über 1 000 N werden vom Verbrennungsmotor erbracht (+ EM2, wenn erforderlich). Antriebskräfte unter 500 N werden je nach Ladezustand der Batterie elektrisch gedeckt oder das Fahrzeug rollt mit etwas abnehmender Geschwindigkeit frei dahin.
Verbrauchsgünstiger Bereich
Fiala 2010
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